• Langue : Anglais
• Discipline : Psychologie
• Identifiant : 2021LILUH046
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 26/11/2021

Résumé en langue originale

Afin d'interagir avec leur environnement, les êtres humains adaptent en permanence la cadence spontanée de leurs actions. Les progrès de la recherche en psychologie du temps ont montré que deux processus (automatique et contrôlé) sont impliqués dans le traitement de l'information temporelle. Cependant, les mécanismes cognitifs et les régions cérébrales qui sous-tendent le contrôle temporel des comportements moteurs restent flous. L'objectif général de ma thèse est d'examiner les ressources cognitives et cérébrales nécessaires lors de l'exécution d'actions réalisées selon différentes contraintes temporelles. Dans la première étude, le contrôle cognitif appliqué lors du contrôle temporel des actions a été étudié à partir de l'analyse de séries temporelles et d’un paradigme de double tâche. Les résultats montrent que les mouvements rapides et lents impliquent des stratégies de chronométrie distinctes, caractérisées par des demandes attentionnelles hétérogènes. Dans la deuxième étude, la technique de neuroimagerie fNIRS a été utilisée pour examiner simultanément l'oxygénation des régions préfrontales et motrices pendant l'exécution de mouvements volontaires des membres supérieurs à différentes vitesses. Les résultats indiquent que les mouvements rapides impliquent une plus grande activité des régions motrices, tandis que les mouvements proches du rythme spontané exercent une plus grande charge sur le cortex préfrontal postérieur. La troisième étude a été conçue pour examiner la validité écologique des tâches de chronométrie motrice en fournissant une comparaison directe entre les tâches consistant à taper du doigt (finger tapping), à taper du pied et à marcher sur place. Les résultats montrent que les mouvements d'un seul membre et ceux du corps entier impliquent des stratégies de chronométrie motrice distinctes ; cela suggère que les paradigmes de tapping pourraient être trop éloignés des comportements naturels pour fournir des résultats généralisables. Par conséquent, dans la quatrième étude, la technique fNIRS a été utilisée pour examiner l’activité cérébrale préfrontale et motrice pendant l'exécution, à différentes vitesses, de mouvements des membres supérieurs mais également du corps entier. Les résultats indiquent que la production de mouvements lents entraîne une augmentation des activations préfrontales uniquement dans des tâches impliquant le corps entier. Il est à noter qu’une grande variabilité dans les réponses hémodynamiques des participants a été observée. Par conséquent, dans la cinquième étude, trois études de cas ont été menées pour évaluer la fiabilité test–retest des signaux hémodynamiques, et pour définir le nombre d'essais nécessaires pour des procédures block design dans le cadre de paradigmes moteurs menés en imagerie cérébrale fNIRS. La contribution originale de cette thèse porte sur le rôle essentiel que joue le contrôle cognitif préfrontal lors de la production de comportements moteurs lents. Plutôt qu'une coexistence de deux processus distincts, je soutiens une vision alternative de la chronométrie motrice dans la mesure où la production de mouvements rapides et lents repose sur le même mécanisme moteur. Le contrôle cognitif serait en outre impliqué dans la production de mouvements lents afin de ralentir le rythme de la production motrice. Cette vision ouvre de nouvelles perspectives sur les mécanismes cognitifs et cérébraux qui sous-tendent l’adaptation du comportement humain aux contraintes de l'environnement.

Résumé traduit

Human beings constantly adapt the spontaneous pace of their actions in order to interact with their environment. Advances in timing research have shown that two processes (automatic vs. controlled) are involved in the processing of temporal information. There is, nonetheless, a dearth of knowledge regarding the cognitive mechanisms and brain areas underlying the temporal control of motor behaviours. The general aim of my thesis was to examine the cognitive and cerebral resources needed during the execution of actions performed under different time constraints. In Study 1, the involvement of cognitive control in motor timing was investigated using time series analysis and a dual-task paradigm. Results showed that moving fast and slow entailed distinct timing strategies, characterised by contrasting attentional demands. In Study 2, the fNIRS neuroimaging technique was used to examine the cerebral oxygenation of prefrontal and motor areas simultaneously during the execution of upper-limb motor tasks performed under different time constraint. Findings indicated that fast-paced movement relied on greater activity in the motor areas, whereas moving at a close-to-spontaneous pace exerted heavier load on the posterior prefrontal cortex. Study 3 was designed to investigate the ecological validity of motor-timing tasks by providing a direct comparison across the tasks of finger tapping, foot tapping, and stepping on the spot. The results showed that single-limb and whole-body movements entailed distinct timing strategies, and suggested that tapping-to-metronome paradigms might be too far removed from natural behaviours to facilitate translation of the results. Hence, in Study 4, the fNIRS technique was employed to examine prefrontal and motor activation during the execution of upper-limb and whole-body movements under distinct time constraints. Findings indicated that slow pacing led to increased prefrontal activations only during whole-body movements. Yet, a large variability in participants' haemodynamic responses was observed. Therefore, in Study 5, three case studies were conducted to assess the test–retest reliability and define the appropriate number of trials necessary for a block design procedure in fNIRS brain imaging during motor paradigms. The original contribution of the present research programme is that prefrontal cognitive control plays an essential role during the production of slow motor behaviours. Rather than a co-existence of two timing-processes, the present body of work supports an alternative view of motor timing insofar as the production of fast and slow movements relies on a similar motor mechanism. Cognitive monitoring would be additionally involved in the production of slow movements in order to slow the pace of motor execution. This view provides new insights into the cognitive and brain mechanisms underlying adaptative human behaviour.